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Sommes nous à l’aube d’une révolution informatique ?

 
Sommes nous à l’aube d’une révolution informatique ?

En utilisant des propriétés étonnantes de la physique quantique les scientifiques pensent pouvoir réaliser des ordinateurs aux performances incroyables. La conception même des ordinateurs pourrait s’en trouver modifiée, ainsi que notre rapport à l’informatique.

 
 

La physique quantique est apparue au début du siècle dernier quand on s’est aperçu que les phénomènes au niveau atomique ne semblaient pas régis par les mêmes lois que ceux que l’on peut observer dans la vie de tous les jours. Les principes de cette physique sont contre-intuitifs puisque selon cette théorie il est impossible de mesurer la place et la vitesse d’un objet avec une précision infinie (principe d’incertitude d’Heisenberg) quelle que soit la technologie que vous utilisiez. De même des particules peuvent se télétransporter sur de très courtes distances au travers de barrières (le fameux effet tunnel). Une autre particularité vient du fait que mesurer un système (en le regardant par exemple) peut complètement modifier l’état du système. Il ne s’agit pas de simples délires de physiciens : la physique quantique est appliquée tous les jours dans vos lecteur de CD, téléphones portables, microscope électronique, IRM etc.

En physique la description des caractéristiques d’un système forme ce que l’on appele un état. Par exemple si on considère un électron autour d’un atome on peut mesurer son niveau d’énergie ainsi que l’endroit ooù il se trouve. La théorie de la mécanique quantique, basée sur de l’algèbre linéaire, nous dit que la somme de plusieurs est encore un état. On en arrive alors ce paradoxe qu’un système peut être dans une superposition de plusieurs états différents. En clair une particule peut se trouver en même temps à deux endroits différents !

En informatique standard l’information élémentaire est représentée par des bits : la valeur d’un bit est soit 0, soit 1. Il n’y pas d’autres choix. En utilisant les propriétés quantiques de superposition on peut construire des qbits (quantum bits) qui sont un mélange entre 0 et 1. Cela permet, moyennant quelques astuces, de faire plusieurs opérations en même temps. Faire une opération sur un qbit revient à en faire deux sur un bit normal : c’est comme si l’on pouvait à la fois faire l’opération sur le 0 et sur le 1... Ainsi chaque qbit, dans les cas les plus favorables, mutliplie par deux la vitesse de votre ordinateur ! On imagine ce que cela donne dans des ordinateurs travaillant sur des milliards de bits...

Actuellement l’informatique quantique n’en est qu’à ses balbutiements. Tant au niveau technologique, le plus gros ordinateur quantique à ce jour a été fabriqué par IBM et fonctionne pour ... 7 qbits, qu’au niveau théorique, la recherche des propriétés et des langages de programmation pour ce type d’ordinateurs est à un stade embryonaire. Mais il faut se rappeler qu’au lendemain de la seconde guerre mondiale il fallait un building et l’énergie d’une centrale électrique pour faire fonctionner un ordinateur incomparablement plus faible que celui qui traine dans votre poche, alimenté par une pile, à l’intérieur de votre téléphone portable...

Frédéric Prost
30/01/2006

 


Pour aller plus loin ...
 

> Introduction à l’informatique quantique (université de Sherbrooke)

> Site de référence sur la recherche dans le domaine (en anglais). Avec de nombreux articles allant de la vulgarisation grand public aux publications les plus récentes et les plus pointues sur le domaine.

> Introduction et perspectives de l’informatique quantique et de son impact sur l’évolution de l’enseignement des sciences (sciences.ch).


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